CompletableFuture异步编程

CompletableFuture 有什么用

  • CompletableFuture是用来描述多线程任务的时序关系的:串行关系,并行关系,聚合关系。
  • CompletableFuture 是Java 8 新增加的Api,该类实现,Future和CompletionStage两个接口,提供了非常强大的Future的扩展功能,可以帮助我们简化异步编程的复杂性,提供了函数式编程的能力,可以通过回调的方式处理计算结果,并且提供了转换和组合CompletableFuture的方法。
创建CompletableFuture对象

方式一:使用默认线程池

/**
 * 创建一个不带返回值得任务。
 */
CompletableFuture<Void> f1 = CompletableFuture.runAsync(new Runnable() {
     @Override
     public void run() {
      //业务逻辑          
     }
 });
 /**
  * 创建一个带返回值的任务。
  */
CompletableFuture<String> f2 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<String>() {
    @Override
    public String get() {
        //业务逻辑
        return null;
    }
});

方式二:使用自定义线程池(建议使用)

 //创建线程池
ExecutorService    executor =    Executors.newFixedThreadPool(10); 
        
//创建一个不带返回值得任务。
CompletableFuture<Void> f1 = CompletableFuture.runAsync(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {

    }
},executor);
//创建一个带返回值的任务。
CompletableFuture<String> f2 = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<String>() {
    @Override
    public String get() {
        //业务逻辑
        return null;
    }
},executor);    

  1. 默认情况下CompletableFuture会使用公共的ForkJoinPool线程池,这个线程池默认创建的线程数是CPU的 核数(也可以通过JVM option:-Djava.util.concurrent.ForkJoinPool.common.parallelism来设置ForkJoinPool 线程池的线程数)。如果所有CompletableFuture共享一个线程池,那么一旦有任务执行一些很慢的I/O操 作,就会导致线程池中所有线程都阻塞在I/O操作上,从而造成线程饥饿,进而影响整个系统的性能。所以,强烈建议你要根据不同的业务类型创建不同的线程池,以避免互相干扰。
  2. 创建完CompletableFuture对象之后,会自动地异步执行runnable.run()方法或者supplier.get()方法。因为CompletableFuture类实现了Future接口,所以这两个问题你都可以通过Future接口来解决。另外,CompletableFuture类还实现了CompletionStage接口。

常用API

  • public T get():获取计算结果, 该方法为阻塞方法会等待计算结果完成。
  • public T get(long timeout,TimeUnit unit):有时间限制的阻塞方法
  • public T getNow(T valueIfAbsent)立即获取方法结果,如果没有计算结束则返回传的值
  • public T join()和 get() 方法类似也是主动阻塞线程,等待计算结果。和get() 方法有细微的差别。
  • public boolean complete(T value):立即完成计算,并把结果设置为传的值,返回是否设置成功
  • public boolean completeExceptionally(Throwable ex):立即完成计算,并抛出异常

理解CompletionStage接口

CompletionStage接口可以清晰地描述任务之间的这种时序关系,时序关系:串行,并行,汇聚。

串行

线程与线程之间的执行顺序是串行的。

//Async代表的是异步执行fn
CompletionStage<R>    thenApply(fn); 
CompletionStage<R>    thenApplyAsync(fn); 
CompletionStage<Void>    thenAccept(consumer); 
CompletionStage<Void>    thenAcceptAsync(consumer); 
CompletionStage<Void>    thenRun(action); 
CompletionStage<Void>    thenRunAsync(action); 
CompletionStage<R>    thenCompose(fn); 
CompletionStage<R>    thenComposeAsync(fn);

  • CompletionStage接口里面描述串行关系,主要是thenApply、thenAccept、thenRun和thenCompose这四 个系列的接口。
    • thenApply系列函数里参数fn的类型是接口Function,这个接口里与CompletionStage相关的方法是R apply(T t),这个方法既能接收参数也支持返回值,所以thenApply系列方法返回的是CompletionStage,r>
    • 而thenAccept系列方法里参数consumer的类型是接口Consumer,这个接口里与CompletionStage相关 的方法是voidaccept(T t),这个方法虽然支持参数,但却不支持回值,所以thenAccept系列方法返回的是CompletionStage
    • thenRun系列方法里action的参数是Runnable,所以action既不能接收参数也不支持返回值,所以thenRun 系列方法返回的也是CompletionStage
    • 这些方法里面Async代表的是异步执行fn、consumer或者action。其中,需要你注意的是thenCompose系列方法,这个系列的方法会新创建出一个子流程,最终结果和thenApply系列是相同的。

演示串行

//supplyAsync()启动一个异步 流程
CompletableFuture<String> f0 = CompletableFuture.supplyAsync(
    () -> "Hello World")                        //①        
    .thenApply(s ->    s   "girl")        //②
    .thenApply(String::toUpperCase);//③
System.out.println(f0.join());
//输出结果 HELLO WORLD    girl

虽然这是一个异步流程,但任务①②③却是 串行执行的,②依赖①的执行结果,③依赖②的执行结果。

AND汇聚

CompletionStage接口里面描述AND汇聚关系,主要是thenCombine、thenAcceptBoth和runAfterBoth系列的接口,这些接口的区别也是源自fn、consumer、action这三个核心参数不同。

CompletionStage<R>    thenCombine(other,fn); 
CompletionStage<R>    thenCombineAsync(other,fn); 
CompletionStage<Void>    thenAcceptBoth(other,consumer); CompletionStage<Void>    thenAcceptBothAsync(other,consumer); CompletionStage<Void>    runAfterBoth(other,    action); 
CompletionStage<Void>    runAfterBothAsync(other,    action);

演示:

         // 启动一个异步流程f1
        CompletableFuture<Void> f1 = CompletableFuture.runAsync(()->{
            System.out.println("异步任务-1");

        });
        // 启动一个异步流程f2
        CompletableFuture<String> f2 = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
            String s = "异步任务-2";
            System.out.println(s);
            return    s;

        });
        //启动一个汇聚流程f3
        CompletableFuture<String> f3 = f1.thenCombine(f2,(a,tf)->{
            return tf;//tf是f2的值
        });

        //等待任务3执行结果
        System.out.println(f3.join());

OR汇聚

CompletionStage接口里面描述OR汇聚关系,主要是applyToEither、acceptEither和runAfterEither系列的 接口,这些接口的区别也是源自fn、consumer、action这三个核心参数不同。

CompletionStage    applyToEither(other,    fn);
CompletionStage    applyToEitherAsync(other,    fn);
CompletionStage    acceptEither(other,    consumer);
CompletionStage    acceptEitherAsync(other,    consumer);
CompletionStage    runAfterEither(other,    action); 
CompletionStage    runAfterEitherAsync(other,    action);

功能演示:

         // 启动一个异步流程f1
        CompletableFuture<String> f1 = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
            int    t    =     new Random().nextInt(10);
            System.out.println("f1-t = " t);
            sleep(t,    TimeUnit.SECONDS);
            return    String.valueOf(t);
        });
     // 启动一个异步流程f2
        CompletableFuture<String> f2 = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
            int    t    =     new Random().nextInt(10);
            System.out.println("f2-t = " t);
            sleep(t,    TimeUnit.SECONDS);
            return    String.valueOf(t);
        });
        //将f1和f2的值汇总到f3
        CompletableFuture<String> f3 = f1.applyToEither(f2,s    ->
                    Integer.parseInt(f2.join()) Integer.parseInt(s) ""
        );
        System.out.println(f3.join());

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